热带森林群落树种种内性状变异的梯度分异格局及其驱动机制研究

Interactions between organisms and their environment are fundamentally a product of an individual’s traits and its external environment. However, individual-level variation is often overlooked in community ecology. There is increasing recognition among community ecologists that ignoring individuals variation and approximating species based on their mean phenotypes will miss many crucial processes structuring communities and driving ecosystem function. We propose to use statistical modeling of intraspecific trait variation in the field, combined with environmental and genetic data, to estimate interspecific variation in plastic and genetic intraspecific trait variation and their association with communities changes with species richness in a tropical latitudinal gradient in Indo-China Peninsula. We quantify the intraspecific trait variation in woody plant community changes with species richness. We uncover the relative importance of plastic and genetic variation in mediating intraspecific trait variation response to environmental change across a latitudinal gradient from the north-edge to central tropics. This project will garner new insights into the functional traits vary at the individual level and contribute to the theoretical development in biodiversity.

有机体之间功能性状的差异被认为是群落物种共存的重要前提。早期基于功能性状的物种共存机制研究主要集中于种间性状的平均差异，而忽略了种内性状差异的生态学效应。然而，许多重要的功能性状不但具有数量可观的种内变异，甚至具有和种间变异相似的生态学效应。本项目基于中南半岛沿纬度梯度分布的4个大型热带森林动态监测样地，通过量化热带不同森林群落树种的种内性状变异程度，解析个体功能性状对生物和非生物的环境异质性、遗传多样性及生活史阶段的不同响应，定量化分解环境异质性和遗传多样性分别对种内性状变异的解释程度，揭示热带森林群落树种种内性状变异的梯度分异格局，以期从树种表型发生的生态过程和进化过程深入阐明树种种内性状差异的内外驱动机制。本项目的实施将丰富学界对生物多样性维持理论的认知，并为群落生态学家探讨表型、遗传与环境间的相互关系及认识和评价自然界生物的遗传与进化机制提供新的思路和视角。

有机体之间功能性状的差异被认为是群落中物种共存的重要前提。早期基于功能性状的物种共存机制研究，主要集中于种间性状的平均差异，而忽略了种内性状差异的生态学效应。然而，许多重要的功能性状种内变异很大，甚至具有和种间变异相似的生态学效应。本项目基于4个大型热带森林动态监测样地，开展大量野外工作，共采集1326种树种、20340个体的60876份叶片样品。野外和实验室测量后，得到代表树种重要生态策略的个体功能性状。通过量化热带不同森林群落树种的种内功能性状变异程度，发现树种种内性状变异来源于不同的空间、物种、生活史阶段和个体。不同物种、不同功能性状的种内变异程度不同，但是种内性状变异普遍具有物种和生活史阶段的依赖。在群落水平上，热带森林群落种内性状变异并无统一趋势，可能和树种的差异有关。通过解析西双版纳热带森林个体功能性状对生物和非生物的环境异质性、遗传多样性及生活史阶段的不同响应，定量化分解环境异质性和遗传多样性分别对种内表型性状变异和化学防御性状变异的解释程度。研究发现，环境异质性和遗传多样性共同解释了热带树种的表型种内性状变异，这种变异同时受到物种和生活史阶段的制约。本项目特别包括了前人研究中未知的功能性状维度-代表化学防御策略的植物次生代谢产物。热带树种次生代谢产物的种内性状变异受到遗传变异和环境的共同作用，但是，遗传多样性对其影响更大。本研究为群落生态学家探讨表型、遗传与环境间的相互关系以及认识和评价自然界生物的遗传与进化机制提供新的思路和视角。本项目在执行期内，利用大量野外工作获得的树种功能性状数据，建立热带森林树种功能性状数据库，目前该数据库包含1326种树种，共12542条信息记录，这些数据将和同行分享，推动国内功能生态学的发展。基于本项目的研究内容，目前发表SCI论文5篇。由于受新冠疫情影响，无法出国进行遗传数据的采集和部分功能性状样品补采，因此更多论文将在今年补采数据后及时投出。